Вредни ли са LED лампите за здравето? Отзиви от специалисти. Вредни ли са LED лампите за нашето здраве?

Сега LED крушкиТе вече не са рядкост в магазините и цените им са доста ниски. Но как да изберем правилната лампа? Какви са основните параметри, по които трябва да се сравняват? Защо смятаме, че предлаганите от нас лампи са по-добри от повечето лампи, които ще намерите в магазина?

Първо, нека изброим основните характеристики на лампите и да разберем какво влияят действителна операция.

Хранене

По-голямата част от LED лампите на пазара изискват 220V захранване, за да работят. Това означава, че лампата има вградено захранване, което преобразува 220V напрежение в ток за работа на светодиодите, тъй като светодиодът не изисква постоянно напрежение, а постоянен ток. Ако не разбирате това, няма значение, основното е да знаете, че захранването в лампата е много уязвима единица. Проблемът с него е, че е много малък и може много да загрее, а отоплението идва както от самото захранване, така и от светодиода. Ако захранването е с лошо качество, използването на евтини компоненти, не много добра верига, лошо разсейване на топлината, нискоефективен светодиод, захранването се повреди в относително краткосрочен. Не може да бъде заменен. Обичайната история: купено китайска лампа, работи шест месеца, изгоря. Светодиодът не е изгорял, това се случва много рядко. Изгоряло е захранването. Дори когато са включени, нашите лампи могат да се държат в ръка Малко детеи не се оплаквайте от "хояча".

Има и лампи за 12V захранване. Може би си мислите, че можете да ги използвате без проблеми с обикновен трансформатор за халогенни лампи, но това не е така. Факт е, че трансформаторите за халогенни лампи изискват минимално натоварване, за да работят правилно, в противен случай те или изобщо не се включват, или издават ужасни звуци. LED лампите са с твърде ниска мощност, за да осигурят това минимално натоварване. За захранване на 12V LED лампи са необходими специални захранвания. Ето защо ние не предлагаме такива лампи.

Има и специализирани лампи, които нямат вградено захранване и трябва да бъдат свързани към специален LED драйвер. Това е професионално решение, което осигурява много дълъг живот на лампата, отлично управление на лампата и спестява място зад тавана. В същото време самата лампа е по-евтина (тъй като няма захранване). Планираме скоро да предложим тази опция.

Охлаждащ радиатор

Основното тегло на LED лампата пада върху охлаждащия радиатор. Той е изключително важен за нормалната и дълготрайна работа на лампата. Ако е твърде малък, неправилно направен или има лош контакт със светодиода, тогава такава лампа ще се повреди в рамките на 6-12 месеца.

Светодиод

LED е светлоизлъчващият елемент на лампата. В наши дни се използват няколко подредби на светодиоди в лампи: няколко бели светодиода, няколко бели SMD светодиоди, един силен бял светодиод, един или повече сини светодиоди, покрити с фосфор, който преобразува синята светлина в бяла. Нашите лампи използват най-новото оформление. Позволява ви да получите добър непрекъснат спектър на излъчване, както и лесно да променяте цветовата температура. Освен това използвания син светодиод има повече висока ефективности издръжливост от евтините бели светодиоди, които обикновено се използват в лампите. Грубо казано, първите две оформления веднага показват несериозен продукт.

Цветна температура

Цветната температура е нюансът на бялото, както човек го възприема. Първите LED лампи станаха известни със своя синкав оттенък. Тяхната цветна температура беше около 6000 Келвина, което е оттенъкът на слънчевата светлина в ярък летен следобед. На улицата се възприема като нормално на фона синьо небе, но не е подходящ за закрито. Повечето отКитайските евтини лампи имат цветна температура в тази област. Обикновената лампа с нажежаема жичка има цветна температура около 2600K (светлината на слънцето е по-близо до залеза). Но много хора намират тази светлина за прекалено жълта и потискаща, особено през зимата. Затова предлагаме лампи с температури в диапазона 2600-3200K (топло бяло) и 3700-4200K (естествено бяло). Разсейването се дължи на технологията на производство, но няма да можете да го различите на око.

Емисионен спектър

Бялата светлина се състои от син, зелен и червен цвят. По-точно от безкрайно разнообразие от светлинни честоти (цветове) от синьо до червено. Ние всички съществуваме под Слънцето и всички наши процеси и органи са адаптирани към слънчевия спектър на светлината. Следователно, колкото по-сходен е спектърът на лампата със спектъра на слънцето, толкова по-правилни цветове възприемате. Спектърът на евтините лампи може да бъде прекъснат (големи пикове на определени цветове с спадове между тях) или изкривен в една посока. Нашите лампи, благодарение на фосфора, имат непрекъснат спектър, близък до този на слънцето. Растенията ще растат добре под нашите лампи и дори могат да се използват за осветяване на аквариум.

Качество на цвета

Качеството на цветопредаване определя колко точни ще бъдат цветовете в осветлението. Ясно е, че ако лампата е червена, тогава всички цветове в стаята ще бъдат изкривени. Правилността на спектъра определя колко правилно ще видите цветовете. Като правило евтините лампи имат спектър, много различен от естествена светлина. Цветопредаването се определя в единици CRI (индекс на цветопредаване) и може да варира от 0 до 100. За халогенните лампи винаги е 100. В тази област никой не може да ги надмине, тъй като техният емисионен спектър съвпада със слънчевия. Старите флуоресцентни тръби и старите или евтини LED крушки имат CRI около 60 или по-малко. Днешните най-скъпи LED и флуоресцентни лампи имат CRI 90+. Нашите лампи имат CRI от 70+ до 80+, което осигурява нормално ниво на цветопредаване, при което трябва да имате специална таблица пред очите си, за да откриете разликата. Разликата от 5 CRI единици изобщо не се вижда за окото.

Продължителност на живота

Животът на лампата е важен за купувача като икономически параметър. Ясно е, че LED лампите са много по-скъпи от обикновените лампи с нажежаема жичка. Купувайки такава лампа, вие се надявате да спестите пари от сметки за електричество в бъдеще. Има два основни параметъра, които влияят върху действителния (да пиша много) живот на лампата: качеството на захранването и качеството на охлаждането. Прекалено евтината лампа може да няма висококачествени компоненти в захранването или достатъчно масивен, но естетически приятен радиатор, така че не очаквайте дълъг живот от нея. Също така имайте предвид, че твърденията за 60 000-100 000 часа не трябва да се приемат на сериозно. Глупости. 60 000 часа са 7 години непрекъсната работа, т.е. 14 години реална употреба. Ако погледнете 14 години назад в светодиодите, можете да видите какъв напредък е постигнат. И след 5-6 години оттук нататък просто ще имате желание да смените лампите си с по-икономични, по-ярки с по-добро цветопредаване от тези, които съществуват сега. И ще бъде икономически оправдано. Технологиите се развиват твърде бързо, за да планираме 10 години напред.

Освен това, за да се напише такова време на работа, захранването трябва да бъде сертифицирано по всички правила за такъв експлоатационен живот. Разбира се, производителите не могат да провеждат тестове в продължение на 7 години. Преди 7 години тези светодиоди не съществуваха. Според правилата за тестване правят пробна партида от 2000 броя, включват го и установяват, че след 1000 часа от 2000 броя например 2 броя са се провалили. От тези данни те екстраполират средното време между отказите. Това ви позволява да изчислите цената на гаранцията, но няма връзка с реалния живот. Този тест не отчита ефектите от лавинообразното стареене след определен период от време; различни условияоперация.

Вижте колко е гаранцията на производителя. Ако пише 40 000 часа и 1 година гаранция, тогава е за смях и това е всичко. Животът на нашите лампи е 20 000 часа, а гаранцията е 2 години, т.е. Почти целият експлоатационен живот е покрит с гаранция с 24-часова работа. Това е критерий за увереност в качеството на вашите продукти.

Ъгъл на светлинния конус

За класически крушовидни лампи този параметър не е от значение, тъй като светлината се разминава в сфера равномерно във всички посоки. Въпреки това, светодиодът излъчва светлина само в една посока и трябва да бъде разсеян или събран. Лампите с цокли E27/E14 осигуряват равномерно разпръскване на светлината. При този процес се губи малко светлина, но съвсем малко. Тествахме всички предложени лампи; дифузията е много равномерна, светенето е ярко и равномерно.

За прожекториКолкото по-широк е ъгълът, толкова по-равномерно е осветлението в стаята. Редовните евтини лампи имат ъгъл от около 15-30 градуса. Същото важи и за халогените. Това се прави, защото интензитетът на светодиодите не е достатъчен, за да даде добра светлинавърху широк конус. Такъв тесен конус осветява ярко малък кръг на пода и за да създадете нормално осветление, трябва да ги поставите много и плътно. Нашите прожекториимат ъгъл от 60 градуса, като най-добрите халогенни лампи. Това го прави лесен за създаване равномерно осветлениев стая.

Яркост

Яркостта е количеството светлина, което една лампа произвежда по цялата си повърхност. Измерва се в лумени. Нашите лампи са добри, защото ако се поставят на мястото на конвенционални или халогенни лампи, те ще създадат осветление поне толкова добро, колкото беше (обикновено много по-добро), като същевременно значително намаляват разходите за енергия.

Мощност и ефективност

Мощността на лампата е количеството енергия, което една лампа консумира, за да създаде своя светлинен поток. А ефективността е количеството консумирана енергия (ватове) на лумен светлинен поток. Познаването на мощността ще ви позволи да изчислите разходите си за електроенергия. И познаването на ефективността ви позволява да сравнявате лампите и да избирате най-добрата, разбира се, като вземете предвид други параметри.

Скорост на разграждане

За съжаление светодиодите имат своя собствена муха в мехлема. Те не изгарят, но постепенно губят яркостта си поради квантови процеси вътре в диода и самия фосфор. Скоростта на разграждане е много важен параметър. Може да се окаже, че след една година лампата ще загуби повече от половината от яркостта си. Евтините светодиоди или изобщо не тестват този параметър, или е толкова лош, че не се показва на никого. Нашите лампи имат степен на разграждане от 70% в края на експлоатационния си живот. Въпреки това тестове на компактни луминесцентни лампи, популярни като „енергоспестяващи“, показват, че те също страдат от този проблем. След една година светимостта им пада с 20-25%.

Сега знаете всички основни характеристики на LED лампите.

Как да изберем правилната LED лампа? Да, просто поискайте тези характеристики за лампите, които ви интересуват. Ако ви ги дадат (което е съмнително), тогава можете обективно да сравните лампите и да разберете коя е подходяща за вас. И ако не са дадени, това определено не е опция за покупка, само ще загубите пари.

) Веднага искам да го разглобя и да погледна вътре, за да видя как всичко работи и работи. Явно това отличава учените от обикновените хора. Съгласен какво нормален човекще разглоби електрическа крушка за 1000 рубли, но какво можете да направите - партията каза: необходимо е!

Теоретична част

Защо мислите, че всички са толкова загрижени за замяната на лампите с нажежаема жичка, превърнали се в символ на цяла епоха, с газоразрядни и LED лампи?

Разбира се, на първо място, това е енергийна ефективност и спестяване на енергия. За съжаление, волфрамова жичка излъчва повече „топлинни“ фотони (т.е. светлина с дължина на вълната по-голяма от 700-800 nm), отколкото произвежда светлина във видимия диапазон (300-700 nm). Трудно е да се спори с това - графиката по-долу ще каже всичко за себе си. Имайки предвид факта, че консумацията на енергия на газоразрядните и LED лампи е в пъти по-ниска от тази на лампите с нажежаема жичка при същата осветеност, която се измерва в луксове. Така виждаме, че това е наистина полезно за крайния потребител. Още нещо - индустриални съоръжения(да не се бърка с офиси): осветлението може да е важна част, но все пак основните енергийни разходи са свързани именно с работата на машините и индустриални инсталации. Следователно всички генерирани гигавати се изразходват за валцуване на тръби, електрически пещи и др. Тоест реалните спестявания в цялата държава не са толкова големи.

Второ, експлоатационният живот на лампите, които замениха „крушките на Илич“, е няколко пъти по-дълъг. За LED лампа експлоатационният живот е почти неограничен, ако разсейването на топлината е правилно организирано.

На трето място, това са иновации/модернизации/нанотехнологии (подчертайте по целесъобразност). Лично аз не виждам нищо иновативно нито в живачните, нито в LED лампите. Да, това е високотехнологично производство, но самата идея е просто логично приложение в практиката на знанията за полупроводниците, които са на 50-60 години, и материалите, познати от около две десетилетия.

Тъй като статията е посветена на LED лампи, ще се спра по-подробно на техния дизайн. Отдавна е известно, че проводимостта на осветен полупроводник е по-висока от проводимостта на неосветен (Wiki). По някакъв неизвестен начин светлината кара електроните да пътуват през материала с по-малко съпротивление. Един фотон, ако неговата енергия е по-голяма от ширината на забранената зона на полупроводника (E g), е в състояние да изхвърли електрон от така наречената валентна зона и да го хвърли в зоната на проводимост.

Схема на разположението на зоните в полупроводник. E g - забранена зона, E F - енергия на Ферми, числата показват разпределението на електроните между състоянията при T>0 ()

Нека да усложним задачата. Да вземем два полупроводника с различни видовепроводимост и и се свързват заедно. Ако в случая на един полупроводник просто наблюдавахме увеличаване на тока, протичащ през полупроводника, сега виждаме, че този диод (което е друго име за p-n прехода, който се появява на интерфейса на полупроводниците с различни видовепроводимост) се превърна в мини източник постоянен ток, а големината на тока ще зависи от осветеността. Ако изключите светлината, ефектът ще изчезне. Между другото, това е принципът на работа на слънчевите панели.

Сега да се върнем към светодиодите. Оказва се, че можете да направите обратното: свържете p-тип полупроводник към положителния на батерията, а n-тип към отрицателния и... И нищо няма да се случи, няма да има радиация във видимата част на спектъра, тъй като най-често срещаните полупроводникови материали (например силиций и германий) са непрозрачни във видимата област на спектъра. Причината за това е, че Si или Ge не са полупроводници с директна междина. Но има голям клас материали, които имат полупроводникови свойства и в същото време са прозрачни. Видни представители- GaAs (галиев арсенид), GaN (галиев нитрид).

Като цяло, за да получим светодиод, просто трябва да направим p-n преход от прозрачен полупроводник. Вероятно ще спра до тук, защото колкото по-нататък отиваме, толкова по-сложно и неразбираемо става поведението на светодиодите.

Нека само да кажа няколко думи за модерни технологии LED производство. Така нареченият активен слой е много тънък с дебелина 10-15 nm редуващи се слоеве от p- и n-тип полупроводници, които се състоят от елементи като In, Ga и Al. Такива слоеве се отглеждат епитаксиално, като се използва методът MOCVD (химическо отлагане на пари на метален оксид или химическо отлагане на пари).

За заинтересованите читатели мога да предложа да се запознаят с физиката, която е в основата на работата на светодиодите. освен това интересна работа, извършено в стените на родния им Московски държавен университет, Светлана и Оптоган имат прекрасна плеяда от научни екипи в самия Санкт Петербург. Например PhysTech. Можете също да прочетете.

Методическа част

Всички измервания на спектрите на лампата бяха направени в рамките на 30 минути (т.е. фоновият сигнал се промени леко) в затъмнена стая с помощта на спектрометър Ocean Optics QE65000. Можете да прочетете за структурата на спектрометъра. В допълнение към 10 зависимости за всеки тип лампа беше измерен тъмният спектър, който след това беше изваден от спектрите на лампите. Всичките 10 зависимости за всяка проба бяха сумирани и осреднени. Освен това, всеки краен спектър беше нормализиран до 100%.

SEM изображение на отделни светодиоди върху субстрат след отстраняване на полимерния слой

Самият полимерен слой има доста интересна структура. Състои се от малки (диаметър ~10 µm) топчета:

Оптични микроснимки на "долната страна" на полимерния слой

Случайно остана един диод, изрязан с микротом полимерен слой. Заслужава да се отбележи, че самият диод е наистина прозрачен и контактите от другата страна на чипа се виждат през него:

Оптични микроснимки на светодиод с задна страна: отлична прозрачност за този тип продукти

Полимерният слой е толкова здраво залепен както за самата медна подложка, така и за отделни чипове, че след отстраняването му все още остава на повърхността на диодите. тънък слойполимер. По-долу, в изображенията, получени с помощта на електронен микроскоп, можете да видите в цялата му прелест „чипа“ на много активния слой на диода, в който електроните се „дегенерират“ във фотони:

SEM изображения на светлоизлъчващия слой на отделен светодиод (стрелките показват местоположението на активния слой)

А ето и текстурирания буферен слой, погледнете по-отблизо долното дясно изображение - ще ни бъде полезно по-късно (стрелките показват буферния слой)

След небрежно боравене с чипа някои контакти бяха повредени, а други останаха непокътнати.

И последната лампа е „SvetaLED“. Първото нещо, което изненадва, е субстратът с LED модули - внимание! - завинтен върху як болт към останалата част от лампата (точно както направиха в Китай). Когато го разглобих, си помислих, че може да пречи да го "откъсна" от останалата част на лампата и тогава видях болт... Между другото, на гърба на този алуминиев субстрат имаше маркер! е написано някакво число. Изглежда, че във фабриката на Светлана близо до Санкт Петербург има работници мигранти, които сглобяват тези лампи на ръка. Въпреки че не, чакайте, електрическите крушки се произвеждат от военните... ...

Забележка:Успях да видя как са свързани отделните чипове в модула от Светлана. Постоянно, за мое голямо разочарование. Така, ако изгори поне 1 светодиод, целият модул спира да работи.

SEM изображения на светоизлъчващ диод от фирма Светлана (стрелките показват активната област). В горната лява снимка е добавено изображение на предложените контакти, тъй като те трябваше да бъдат насочени в модула (4 x 3 диода).

1 електрическа крушка. Модулът Светлана е с размери 5 на 5 мм, 2 ъгъла на "капака" са изрязани на 45 градуса и др. - много съвпада със спецификацията на Optogan. Продължаващият ефект на дежавю не е мъчителен?! Или може би всичко е просто закупено в Тайван?!

И, разбира се, изводи

Готови ли сте да бъдете патриот и да наречете „домашна“ (например чиповете на Optogan са произведени в Германия) лампа най-добрата от гледна точка на комбинацията от всички фактори?! Вероятно не. Честно казано, LED лампа произведено в КитайБях приятно доволен: относителната простота на диодната захранваща верига, прости материали, успешно поставяне на светодиоди върху субстрата. Проблемът с цветната температура може да бъде решен, но единственият минус, който ме обърква като купувач, е издръжливостта на електрическата крушка от Средното царство.

Лампите от „домашно“ производство, и по-специално „Optogan“, както винаги, „моля“ с цената си. Повече от сигурен съм, че би било възможно да се започне с „занаятчийски“ дизайн, евтини материали (стъкло вместо поликарбонат) и да се запълни нишата на бюджетните източници на светлина (изглежда, че няма толкова много богати хора в Русия, или пропускам нещо?! ). Но това дори не е основното, има доста хора, които са готови да инвестират 1000 рубли в електрическа крушка и да не мислят за закупуването им в продължение на няколко години. Да оставим настрана поразителната външна прилика между модулите, по-скоро ме вълнува нещо друго - приликата между отделните LED чипове (геометрични размери, местоположение, контакти и т.н.). Изглежда, че са направени на оборудване от една и съща компания, само версиите на това оборудване се различават като v.1.0 и v.1.1. Разбира се, разбирам, че най-важното нещо в светодиода е вътрешна структура сърцевина, но, разбирате ли, трудно е да получите 1 чип с размери 160 на 500 микрона (дебелината на човешкия косъм е 50-80 микрона) и да сравните емисионните спектри на чиповете Optogan и Svetlana.

Въпреки това, ако компанията Optogan подобри базата, тя ще премахне скъпи материали(поликарбонат), намалява размера, заменя 1 мощен чип с няколко по-прости и оптимизира драйвера (накратко, разбирате - напълно ще преработи лампата), тогава такава крушка ще има всички шансове да завладее руския пазар, тъй като в допълнение към посочените недостатъци има и много предимства като правилно свързване на диоди в модула, интелигентен "драйвер" и др. Благодарение на техническата документация.

Що се отнася до „Светлана“, освен най-простия драйвер, който трябва да повлияе на цената надолу, и местоположението на модулите, излъчващи светлина върху субстрата, практически няма предимства. Техническа документацияоблачно, светодиодите са свързани последователно, което при "изгаряне" на 1 диод извежда цял модулне работи (т.е. в нашия случай намалява светлинния поток с 12,5%), термична паста, размазана навсякъде - всичко това не добавя увереност. Но това беше само прототип, може би индустриалните дизайни ще бъдат по-добри.

Тази статия няма за цел да очерня или, обратно, да превъзнася продуктите на някои производители над други. Представям само фактите, а вие да си направите извода! Както се казва, мислете сами, решавайте сами...

Видео раздел

Много благодаря на OSRAM за подготовката на такива подробно видеоза това как произвежда светодиоди (въпреки че тази компания прави светодиоди, използвайки малко по-различна технология от всички електрически крушки, които сме изучавали):

Ако има ентусиасти, готови да помогнат с писането на руски субтитри, с радост ще приема помощ

Процесът на прехвърляне на LED чипове вътре в пластмасовата кутия:

И така в Тайван LED чиповете са „опаковани“ в пластмасови модули с нанесено багрило и опаковани на ролки:

P.S.Той ще стартира в сряда (26.10), като ще бъде широко представена фирма Оптоган. Надявам се на пресконференцията да не ми изключат микрофона и да мога да задавам неудобни въпроси... Важното е после да се измъкнем живи...
P.P.S.В светлината на последните лични проблеми не съм сигурен, че ще намеря сили да завърша работата, която започнах. А именно да се изравни с флаш памет и дисплеи (E-Ink и LCD). Имаше планове и за написване на публикация за биологични обекти, но явно ще трябва да бъдат отложени...

БЛАГОДАРЯ ТИ!Всички за четене и коментиране...

Доскоро диодните лампи бяха рядкост в домовете ни. Само преди пет години енергоспестяващите продукти се рекламираха навсякъде луминесцентни лампикоето изглеждаше много добър вариантосветление за пестене на енергия и замяна на лампи с нажежаема жичка в ежедневието и на работното място. Дори програми за преход към енергоспестяващо осветление, и в национален мащаб. До такава степен, че лампите с нажежаема жичка бяха пред забрана. Спомням си, че някъде през 2011 г. показаха едно от телевизионните предавания различни видовеенергоспестяващи лампи за дома и бяха показани, между другото, диодни лампи. Но техните производители обясниха, че такива лампи, макар и екологични, са с ниска мощност и много скъпи и едва ли ще могат да се конкурират с флуоресцентните лампи през следващото десетилетие енергоспестяващи лампивкъщи.

Животът опроверга тази прогноза. Бързият напредък в LED осветлението е наистина невероятен. Мощността на лампите се увеличава, цената намалява. Сега крушка от 11 W (еквивалентна на лампа с нажежаема жичка от 75 W) може да се купи за 100 - 150 рубли. В същото време декларираният експлоатационен живот на лампата е 50 000 часа. Лампите станаха неразличими по форма от познати лампинажежаема жичка, бялата светлина може да бъде студена и топъл нюанс. Това ново осветително тяло вече се намира в почти всеки дом.

Но, както всички нови устройства, LED лампата повдига въпроси и предпазливост. Ще навреди ли на здравето и зрението? Какви недостатъци може да крие производителят в опит да спечели? Вече публикувахме редица статии на нашия уебсайт за нови устройства (Вредно ли е да загрявате храна в микровълновата? Вредите и ползите от инфрачервения нагревател. Вредите и ползите от индукционната печка.) Сега е ред на битова LED лампа.

Първо, малко обяснение за принципа на работа на LED лампа. Международното име е LED лампи(диод, излъчващ светлина) Стандартният диод, излъчващ светлина, съдържа три слоя полупроводникови материали. Електрическо напрежениекара електроните от анода (n-слой) и дупките от електрода (p-слой) да се преместят в междинния слой, където те се рекомбинират, за да излъчват фотони. Междинният слой е специален кристал с определена ширина на лентата. Ширината на тази зона, както и примесите в кристала, определят цвета на излъчването. В началото на 60-те години на миналия век са създадени първите индустриални образци на светодиоди на базата на галиев фосфорид и арсенид, излъчващи червена светлина, а след това и зелена. Дори тогава тези устройства бяха по-ефективни от обикновените лампи с нажежаема жичка. Използвани са като различни цветни индикатори. Въпреки това отне много време, за да се получи евтин и ярък син светодиод. И без добавяне от син цвятИзвестно е, че е невъзможно да се получи бялата светлина, необходима за осветяване на къщите.

Нищо чудно, че Нобелова наградапо физика през 2014гбе присъдена на японските учени Исаму Акасаки, Хироши Амано и Шуджи Накамура за разработването на „фундаментално нови екологични източници на светлина“, а именно за изобретяването на сини светодиоди, които в комбинация с червени и зелени могат да дадат прекрасна бяла светлина източник. Основната трудност при изобретяването на синия светодиод беше намирането на добър кристал за междинния слой. За да излъчва синя светлина, е необходим материал с голяма ширина на лентата. Решение беше намерено, когато беше предложено да се използва светодиод с кристал от галиев нитрид (GaN) върху сапфирена подложка. Междинният слой беше подложен на специална термична обработка и получи примеси не само от магнезий, но и от цинк, а след това и от индий. Въпреки че изобретението на японски учени е направено още в средата на 90-те години на 20 век, практическото му значение е оценено и започва да се използва широко през 21 век. През 2001 г. за първи път беше доказана възможността за използване на кварцов субстрат в светодиода, вместо сапфирен, което отвори пътя за производството на по-евтини лампи.

Днес много компании произвеждат битови LED лампи и осветителни тела. Най-големите производителиСветодиоди в Русия и Източна Европаса компаниите "Оптоган" и "Светлана-Оптоелектроника" (Санкт Петербург).

Нека първо разгледаме предимствата на такива лампи. Те не са толкова малко и са доста убедителни.

1. Висока светлинна ефективност, достигаща 146 лумена на ват.
2. Висока механична якост, устойчивост на вибрации (без нишка, чупливо стъкло)
3. Дълъг експлоатационен живот - от 30 000 до 100 000 часа (при работа 8 часа на ден - 34 години). Животът на лампата силно зависи от температурата. При работа при температури над стайната експлоатационният живот се намалява.
4. Ниска инерция - включват се веднага при пълна яркост, докато живачно-фосфорните (флуоресцентно-икономични) лампи имат време на включване от 1 s до 1 min, а яркостта се увеличава от 30% до 100% за 3-10 минути, в зависимост от температурата на околната среда.
5. Броят на циклите на включване и изключване не оказва значително влияние върху експлоатационния живот на светодиодите (за разлика от традиционните източници на светлина - лампи с нажежаема жичка, газоразрядни лампи). Безопасност - не се изисква високо напрежение, ниска температура на LED или осветително тяло, обикновено не по-висока от 60 °C.
6. Нечувствителност към ниска и много ниски температури. Въпреки това, високи температуриСветодиодите са противопоказани, както и всички полупроводници.
7. Екологично чист - без живак или фосфор в лампата.

Технологиите непрекъснато се усъвършенстват, за да направят лампите по-екологични и полезни за нашите очи. Въпреки това, както при другите уреди, има евтини и скъпи варианти. Производителите понякога не посочват всички характеристики на кутията. Нека да разгледаме накратко какви проблеми могат да имат хората, когато използват LED лампи.

1. Това е преди всичко спектърът на излъчване. През 2013 г. в Интернет се разпространи информация за опасностите от LED осветлението, цитирайки проучване на испански учени от университета Complutense, което показа, че светлината, излъчвана от LED лампите, може значително да увреди ретината на човешкото око. Освен това тези увреждания могат да бъдат толкова тежки, че никакви лекарства или хирургични процедури не могат да помогнат. Понякога има бележки, че се предполага, че спектърът на LED лампите съдържа твърд син и дори ултравиолетов компонент, който е вреден за нашите очи. Наистина има санитарни норми UV облъчване на ретината, което е препоръчително да не се превишава. Имайте предвид, че най-силният източник на UV радиация е Слънцето. Всички експерименти за потвърждаване на вредата от ултравиолетовите лъчи са проведени върху животни и лошо влияниевърху ретината се отбелязва само при продължително облъчване с много ярка светлина.

Следващата фигура показва спектъра на четири лампи - една лампа с нажежаема жичка и три LED лампи. Снимката е взета от публикация от 2011 г. на уебсайта http://geektimes.ru/post/253792/.

Най-ниският пик на спектралната крива е в диапазона 400-500 nm. - при лампата Optogan. Следователно тази лампа има най-ниската цветна температура, тя е равна на 3050 ° C. (Интересно е, че цената на такава лампа през 2011 г. беше 995 рубли!) Както вече казахме, беше постигнат огромен напредък. Сега повечето домакински осветителни лампиимат цветна температура 2700-3000 K, което е далеч от UV областта. И все пак, когато избирате лампа в магазин, обърнете внимание на нейната цветова температура. Този параметър винаги е на кутията.

Що се отнася до изводите на испанските учени, те се отнасят до излъчването на всички видове LED екрани, като дисплеите на всякакви джаджи, компютри, телевизори и др. Учените са доказали, че ако гледате такива екрани дълго време, без защита на очите, това всъщност може да доведе до постепенни промени в ретината. Затова се препоръчва да предпазвате очите си при продължителна работа с компютър със специални очила. Правете чести почивки. Ние не гледаме внимателно осветителните тела дълго време, така че няма вреда от тях.

2. Трептене на светлината. Честотата на мигане на лампата зависи от принципа на работа и конструкцията. Мигащата светлина може да има отрицателно въздействие върху здравето, така че и тук има санитарни стандарти. пулсации светлинен поток(амплитуда на колебанията на яркостта) в хола или в работната стая офис пространствоне трябва да бъде повече от 20%. Светлинните пулсации са много характерни за старите флуоресцентни лампи. За добри светодиодите са минимални - под 1%. Въпреки че има по-евтини лампи с пулсации над 60%. Този параметър обикновено не е посочен в описанието на кутията с лампата. Мога да ви посъветвам да купувате не най-евтините модерни лампи. В тях захранването се подава чрез специални драйвери, а не чрез кондензатори. В интернет има съвети как да оцените независимо светлинните пулсации. Предлага се да гледате лампата през камера на мобилен телефон.

3. Друг проблем, свързан със спектъра на диодна лампа, който понякога се споменава в интернет - вредата от ярка бяловърху човешкото здраве. Има се предвид не ефектът върху зрението, а ефектът върху нервна система, потискане на производството на хормона на съня - мелатонин. Препоръчително е вечер, няколко часа преди лягане, да намалите яркостта на лампите, да използвате повече топла светлина. За разлика от флуоресцентните лампи, някои LED лампи, като лампите с нажежаема жичка, поддържат функцията за затъмняване с помощта на контролери на мощността „димери“, това трябва да бъде посочено от производителя на опаковката.

4. Проблем с насекомите. Те обичат ярка светлина и са по-малко привлечени от лампи с нажежаема жичка, отколкото диодни лампи, включително поради силното им нагряване. LED лампи, който по-ярки от лампинажежени и не се нагряват, понякога събират около себе си облаци от летящи насекоми. Този проблем е особено важен при осветяването на големи южни градове, където понякога има „нашествие“ на различни комари, мухи и цикади.

LED лампата е едно от най-необходимите и важни изобретения на нашето време. Той не само подобрява качеството на светлината в домовете ни, но и помага за решаването на проблема с енергоспестяването - един от най- текущи проблемиНа земята.

В идеалния случай е необходим спектрофотометър за оценка на качеството на емисионния спектър на лампата. IN в краен случайможете да използвате спектрофотометри за профилиране/калибриране на монитори (например ColorMunki) - ако имате такова устройство. Няма смисъл да купувате спектрофотометри у дома, за да оцените лампите, те струват от стотици до десетки хиляди долари.

Въпреки това, за нуждите на геолозите и бижутерите се произвеждат прости спектроскопи, базирани на дифракционна решетка. Цената им е от 1200 до 2500 рубли. И това е забавно и полезно нещо.

Спектроскопът изглежда така:

Трябва да погледнете в окуляра (вляво, където е конусът), докато лещата (вдясно) трябва да бъде насочена към източника на радиация.

Дифракционната решетка разделя светлината на спектър (като дъга или оптична призма).

Преди да се заровя в спектрите на истинските лампи, нека ви напомня Главна информация. (Това е разгледано доста подробно в книгата в главата „Качество на светлината“).

Тук ще покажа два SDL спектъра с изключително висок индекс на цветопредаване от 97:

Студена светлина:

Можете да видите, че цветната температура е 5401 K, индекс 97. Основното е, че можете да видите от коя видими за очитеИма спектър от цветове.

Топла светлина:

Температура 3046 K, индекс също 97.

Спектрофотометърът - за разлика от спектроскопа - показва не само кои цветове формират спектъра, но също така дава техния интензитет. Ясно се вижда, че в спектрите на двете лампи има всички цветове, които съставляват бялото („всеки ловец иска да знае къде седи фазанът“, т.е. червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго, виолетово). Разликата в цветовата температура се постига чрез относителния принос на студените (синьо-циан) и топлите (жълто-червени) компоненти.

Принуден съм да спомена, че този спектроскоп е предназначен за мобилно използванеизползвайки очите. Изключително неудобно е да се фиксира изображението, тъй като окулярът е малък и няма устройства за фиксиране на камерата. Затова трябва да държите камерата с едната ръка, спектроскопа с другата и да контролирате снимането с гласа си. В същото време все още трябва да запазите посоката към източника на светлина; малки отклонения от нормалното водят до изкривяване на цветовете на спектъра. От почти дузината различни камери, които имам у дома, таблетът Samsung се оказа най-добрият. Камерата там е само 5 мегапиксела, но добър софтуер, а размерът и позицията на лещата върху тялото на устройството ви позволява повече или по-малко удобно да прикрепите спектроскопа. Балансът на бялото беше фиксиран като „дневна светлина“, ISO 400. Снимките не бяха обработени, а само изправени и изрязани. Числата вдясно показват индекса на цветопредаване на източника (100 - дневна светлина при облачно време, 99 - лампа с нажежаема жичка). Не съм много доволен от качеството на снимките - но не можах да го направя по-добре.

Така че нека започнем отгоре надолу и конкретни примериНека се опитаме да разберем на какво трябва да обърнете внимание в такива спектри.

Дневна светлина и лампи с нажежаема жичка: идеален спектър, който включва всички горепосочени цветове.

SDLs с индекси на цветопредаване 87 и 84 също демонстрират почти пълна гама от. Проблемът обикновено е в червената част – докато жълтото и оранжевото обикновено са достатъчни, наситените червени нюанси най-често липсват. И тук не се виждат. Може също така да се предположи (например по количеството синьо в спектрите), че производителите използват различни светодиоди 5736SMD. Тези. Нямаме работа с една и съща лампа, закупена от различни продавачи, а от различни производители.

SDL с индекс 78 (анализът му е даден в глава „Пример за тестване за оценка“ в книгата) заедно с подрязаната червена част също показва малко количество синьо. (Може да изглежда, че в сравнение със спектъра на лампа с индекс 84, това не е така. Но тук трябва да запомните, че 84 е топла лампа, T = 2900. И 78 е студена, T = 5750 K, по дефиниция има много повече синьо) . Именно това е основният недостатък на простите бюджетни SDL, които произвеждат уж бяла светлина поради синьото или лилавото излъчване на светодиода и жълто-оранжевата светлина на луминофора. Вдясно от синьото е синьо - но от описаната комбинация „не работи“. Следователно там обикновено има спад в SDL спектъра. Поради това (плюс дефицит на наситено червено) индексът на цветопредаване пада.

Най-ниският спектър е висококачествен компакт Флуоресцентна лампа(CFL, T=2700 K, ресурс 12000 часа, деклариран индекс на цветопредаване най-малко 80). И тук ясно се вижда как се постига тази формално доста висока стойност. Самият производител нарича това "система Трикольор". Тези. той използва луминофор от 3 компонента, всеки от които излъчва светлина в тясна лента. (Разбира се, не е никак лесно да се направи такава лампа, тъй като е необходим внимателен подбор на комбинацията от луминофори.) Именно наличието на такива вертикални ивици (например виолетово, зелено, жълто) е знак за нискокачествени източници на светлина. Второто следствие от линейния спектър на източника е физическото отсъствие на някои цветове по принцип (на фигурата например практически няма жълто и много малко синьо). Очевидно е, че светлината на такива лампи е малко полезна за очите, въпреки формално доста високата производителност. Такива лампи трябва да се използват в лампи с висококачествени дифузори (въпреки че, разбира се, това няма да промени спектъра на лампата).

Заключение: в спектрите на светлинни източници с висок индекс на цветопредаване трябва да присъстват всички цветове от спектъра и да няма интензивни тесни ленти.

Отделно бих искал да предупредя за прибързаност при анализа на спектрите. В моята работа разговарях много със спектроскописти и забелязах една желязна закономерност: колкото по-квалифициран и професионален е специалистът, толкова по-предпазлив и уклончив е той в заключенията си. От най-добрия от тях, професорът, ръководител на лабораторията по спектроскопия, изобщо беше невъзможно да се постигне ясно заключение (което в началото, когато бях млад, ме дразнеше зверски). Окото определено е най-доброто оптичен инструментот съществуващите. Но анализът и интерпретацията на спектрите е безкрайно сложна тема. Има огромен брой различни фактори. Затова силно препоръчвам само най-простата качествена оценка на спектрите с очите, без опити за хитри разсъждения и далечни заключения. Най-добре е последователно да гледате спектъра на оценяваната лампа и идеалния спектър дневна светлинаили LN. Тези. ясно сравнение един с друг. публикувани

Днес потребителят на LED осветление в Руската федерация е свикнал да оценява осветителните устройства с LED източницисветлина в сравнение с по-конвенционалните източници на светлина, като например лампи с нажежаема жичка. Оценката на съответствието обикновено се извършва само по един критерий - яркостта на полученото осветление.

Светодиодните лампи, представени на руския пазар, в по-голямата си част имат енергийна ефективност от 80 Lm / W и по-висока, което им позволява да заменят лампи с нажежаема жичка и халогенни лампи без загуба на яркост. Но в същото време малко хора мислят за загубата на качество на „осветление“, докато факторът на качеството на светлината е дори по-важен от фактора на яркостта на осветлението.

Най-често качеството на осветлението се оценява по пулсации на осветеност от светлинен източник и по спектъра на излъчваната светлина.

Въпросът за светлинните пулсации е разгледан подробно в статията „Светлинни пулсации: каква вреда и как да се предпазите“, която можете да намерите, като следвате връзката:

Тази статия ще разгледа въпроса за качеството на емисионния спектър на светодиодите и дали LED осветлениепричиняват вреда.

Най-значимата част от оптичния спектър за човека е Видима светлина.

Границите на дължината на вълната на видимото лъчение съгласно GOST R IEC 62471-2013 „Лампи и лампови системи. Фотобиологична безопасност” са в диапазона от 360-400 nm до 760-830 nm. Няма точни граници, тъй като зависи от силата на излъчване, достигащо до ретината и чувствителността на наблюдателя.

Светлината в този диапазон от дължини на вълните се улавя от човешкия зрителен орган - окото и ни позволява да получаваме до 90% от информацията за околния свят.

Основните фоторецептори на ретината са нервни клетки, които са чувствителни към светлина, така наречените „пръчици“ (различават светлината) и „конуси“ (различават цвета и формата на обектите). Информацията от ретината под формата на нервни импулси се предава в кората на главния мозък. Но светлината се възприема не само от пръчици и конуси, но и от други елементи на ретината, които не участват във формирането на зрителното възприятие. Тези елементи предават светлинна енергия към невизуалните части на мозъка, които регулират невроендокринната система на тялото, определят циркадните биоритми (периоди на бодърстване и сън), влияят на общото усещане за жизненост и работоспособност, което в крайна сметка определя психологическото състояние на човек и влияе върху неговото здраве.

На първо място, осветлението влияе върху синтеза на „хормона на съня“ - мелатонин. Установено е, че невизуалните фоторецептори са най-чувствителни към късовълново излъчване на видимата светлина - т.е. към синия и UV спектър на радиация. Под въздействието на светлината активността на мелатонина се потиска, което провокира синтеза на "хормона на стреса" - кортизол.

Намаляването на нивото на хормона мелатонин и повишаването на нивото на хормона кортизол в кръвта може да доведе до следните последствия:

1. нарушение на съня;
2. намаляване както на умственото, така и на физическото представяне;
3. намалена активност на имунната система;
4. намалява устойчивостта на стресови ситуации;
5. риск от депресия;
6. риск от обостряне на хронични заболявания.

Излъчването на бяла светлина на светодиодите е „сумата“ от две емисии: излъчването на синия светодиод и излъчването на жълтия фосфор, който осветява част от светлинната енергия на светодиода. Линейният спектър на синия светодиод дава ясно изразена емисионна лента в синьо-синята област на спектъра 440-460 nm. На фигурата по-долу емисионният спектър на 5000K бял светодиод:

Статията „За биологичния еквивалент на радиация от LED и традиционни източници на светлина с цветна температура 1800–10000 K“ анализира особеностите на биологичните ефекти на радиацията различни източницисветлина върху степента на биологична активност на мелатонина в човешката кръв.

Колкото по-нисък е биологичният еквивалент, толкова по-слаб е ефектът на източника на светлина върху секрецията на хормона мелатонин. Въз основа на тези резултати може да се прецени, че компактните флуоресцентни лампи и LED лампите с цветна температура 2700K и индекс на цветопредаване над 80 имат дори по-малко активност спрямо мелатонин, отколкото лампите с нажежаема жичка. LED лампи с цветна температура 3000-3200K имат малко по-голяма биологична активност. Но любителите на студена светлина нямат късмет: биологичната активност на такива лампи е 2,3 пъти по-висока от активността на лампа с нажежаема жичка.

В допълнение към потискането на активността на мелатонина, съществува и риск от увреждане на ретината от късовълнова видима радиация (дължини на вълните 440-460 nm). Тази опасност засяга особено очите на децата, чиито лещи са почти два пъти по-прозрачни в синьо-синята област на спектъра от тези на възрастните. Според резултатите от изследването най-малко опасни за зрението са светодиодите с цветна температура не по-висока от 4000K, при които нивото на радиация в синьо-синята област на спектъра не надвишава нивото в жълто-оранжевата област.

Увреждането на ретината от синьо-синьо лъчение е дългосрочен процес, резултатите от който се натрупват през целия живот. Възможни последствия- бавна необратима загуба на зрение.

Начини за предотвратяване отрицателно влияниеизкуствено осветление:

1. Да не се използва в райони, където хората остават за дълго време осветителни теласъс светодиоди с цветна температура над 3000K (за предпочитане 2700K). Индексът на цветопредаване трябва да бъде поне 80 (за предпочитане Ra>85).
2. Дайте предпочитание на източници на светлина с матов дифузьор, за да намалите отблясъците от източника на светлина.
3. В детските стаи е по-добре да инсталирате халогенни лампи или лампи с нажежаема жичка, те осигуряват удобен непрекъснат спектър на излъчване и висок индекс на цветопредаване - взети като референтен източник на светлина.
4. Да се ​​избегне ярко осветлениев края на работния ден, това ще ви позволи да си легнете по-лесно и безпроблемно. В ежедневието, за да намалите яркостта, можете да използвате лампи, подходящи за работа с димер (само те трябва да имат висококачествен източник на енергия, така че да няма светлинни пулсации).
5. Никога не гледайте работеща лампа.

Здрави очи и здраве на всички.

В статията са използвани материали от източниците:

1. Б.Ю. Айзенберг - "Справочник по осветителна техника", 3-то издание, 2006 г.
2. ГОСТ Р 62471-2013 "Лампи и лампови системи. Фотобиологична безопасност", Стандартинформ, 2014 г.
3. П.П. ЗАК, М.А. ОСТРОВСКИ: „Потенциална опасност от LED осветление за очите на деца и юноши“, сп. „Светлотехника“ № 3, 2012 г.
4. А.В. АЛАДОВ, А.Л. ЦАКХАЙМ, М.Н. МИЗЕРОВ, А.Е. ЧЕРНЯКОВ: „За биологичния еквивалент на лъчение от LED и традиционни източници на светлина с цветна температура 1800–10000 K”, сп. „Светотехника” № 3, 2012 г.